200W開關(guān)電源功率級設(shè)計(jì)方案

　　圖2是雙管正激變換器。在這個(gè)應(yīng)用中，F(xiàn)AN4800的PWM部分運(yùn)作在電流模式，控制一個(gè)雙管正激變換器。這個(gè)拓?fù)浠旧虾褪熘膯喂苷ぷ儞Q器相同。但它的優(yōu)點(diǎn)是，兩晶體管中的任何一個(gè)漏極電壓只需要等於PFC的直流輸出電壓。相比之下，標(biāo)準(zhǔn)正激變換器需求兩倍大小的漏極電壓，差不多800-900V。此外，對於雙管正激變換器，變壓器構(gòu)造簡單，便宜，因?yàn)樗恍枰獜?fù)位繞組。

　　當(dāng)然有缺點(diǎn)需要考慮∶使用的拓?fù)湫枰獌蓚€(gè)晶體管，其中一個(gè)的門極電壓懸浮于高電壓。如果細(xì)看，這些問題都不是大問題，因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/功率">功率MOSFET 的導(dǎo)通阻抗正比於漏極電壓，為2至2.5 倍。這意味著兩個(gè)晶體管，只須有一半耐電壓同時(shí)只有一半導(dǎo)通阻抗，即可使用更少的矽面積得到相同的傳導(dǎo)功耗。所以兩種解決方案的成本是相似的。

　　因?yàn)槭褂昧碎T極驅(qū)動器FAN7382，第二缺點(diǎn)也沒有了。這個(gè)器件包含一個(gè)完全獨(dú)立的低端和高端門極驅(qū)動器。這是很重要的，因?yàn)樵陔p管正激變換器中，所有的晶體管同時(shí)關(guān)閉和導(dǎo)通。當(dāng)導(dǎo)通時(shí)，能量轉(zhuǎn)移到次級;當(dāng)關(guān)閉時(shí)，變壓器經(jīng)復(fù)位二極管D217和D218被去磁化。

　　對於雙管和單管正激來說，主要設(shè)計(jì)等式完全相同，所以飛兆半導(dǎo)體應(yīng)用說明AN-4137及其相關(guān)的電子數(shù)據(jù)表，如圖3所示 [2]，可用於考慮一些變化後的計(jì)算。由於變換器直流電壓由一個(gè)PFC預(yù)調(diào)節(jié)器產(chǎn)生，填入電子數(shù)據(jù)表的線路電壓須選擇適當(dāng)，以獲得正確的直流電壓。在這個(gè)應(yīng)用中，284VRMS用於兩個(gè)最低和最高線電壓。線頻率并不影響計(jì)算。

　　接下來，考量 直流母線電容大小(例如1000uF)，因?yàn)槭褂玫絇FC，實(shí)際直流母線電容器兩端的紋波電壓相當(dāng)小。

　　最高占空比也須嚴(yán)格小於0.5，允許變壓器去磁化。為了留下一些馀量，最大占空比選擇為0.45。

　　由於已經(jīng)有了單個(gè)晶體管正激的表單，np/nr比(Excel:Np/Nr)和最大額定MOSFET電壓可以忽略。

　　輸出濾波電感L5的電流紋波因素Krf 的選擇，通常是一個(gè)反復(fù)的過程。一方面，想使這個(gè)因素盡可能小，以減少初級和次級電流的RMS 和峰值。另一方面，L5 不得過大。因此，開始假設(shè)一個(gè)紋波因素，然後檢查L5的配置結(jié)果是否可以接受。在這次設(shè)計(jì)中，KRF值為0.21，L5的計(jì)算電感為40μH。計(jì)算的繞組將完全填補(bǔ)一個(gè)EER2828磁環(huán)。根據(jù)選擇的KRF，通過Q205和Q206的電流的RSM和峰值如下∶

　　如前所述，最高漏極電壓稍微大於400V足夠了，能有效使用額定電壓為500V MOSFET。其次，輸出建議使用600V MOSFET， 而不是一個(gè)浪涌電壓限制器。SUPERFETTM FCP7N60具有下列數(shù)據(jù)

　　功耗能夠很容易得到，與計(jì)算Q1功耗類似。

　　這里給出了一個(gè)功耗上限值。在實(shí)際中，勵(lì)磁電感的諧振和節(jié)電輸出電容使電壓降低到400V以下，Q206的功耗當(dāng)然是完全相同的。每一個(gè)MOSFET需要一個(gè)最大熱阻為20℃/W的散熱器。

　　電流感應(yīng)電阻R233的值是這樣選擇的，最大峰值電流可能超過1.6A。如果電阻值為0.56Ω，這個(gè)條件實(shí)現(xiàn)了但沒有馀量。出於這個(gè)原因，選擇0.47Ω電阻，此時(shí)最大峰值電流為2.1A。

　　電感L5，變壓器，二次整流和濾波，都可以根據(jù)Excel表計(jì)算。在工作表給出的變壓器AP等式的幫助下，為變壓器選擇了一個(gè)EER2834磁環(huán)，繞組數(shù)據(jù)可在附錄中查到。整流二極管的反向電壓計(jì)算值是57V，但是推薦使用一個(gè)指定最大電壓至少100V的整流二極管。為了減少傳導(dǎo)和開關(guān)損耗，最好使用肖特基二極管。RMS電流負(fù)載在電子數(shù)據(jù)表中給出，可以用來確定二極管;實(shí)際選擇的是兩個(gè)FYP2010DN二極管。整流二極管D219和D220的平均電流為∶

　　確定功耗的方法與BR1和D1的方法相同。

　　再次，每個(gè)二極管使用的散熱器熱阻不超過20℃/W。